蛋白质组学研究方法选择及比较
植物蛋白质组学
基因组的组成是固定的，蛋白质组的组成是动态的。 基因组在所有细胞中几乎都是相同的，与之不同，蛋白质组具有很高的细胞和组织特异性。 基因组是相对稳定的，蛋白质组处于高度动态变化之中。 细胞内蛋白质的拷贝数（108）远比基因拷贝数大（105）。 基因可采用PCR扩增和自动测序，而蛋白质还没有这些技术。
pH范围 3—10 4—7 5.0—6.0 上样量 40ug 80ug 120ug
双向荧光差异凝胶电泳 原理：双向荧光差异凝胶系统（DIGE）在传统双向电泳技术的基础上，结合了多重荧光分析的方法，在同一块胶上共同分离多个分别由不同荧光标记的样品，分析它们之间的差异性。极大地提高了结果的准确性，可靠性和重复性。 多块胶垂直二维SDS-PAGE系统 优点：提高二维电泳效率和实验重复性 2-DE工作站 优点： 提高以2-DE为基础的蛋白质组研究的自动化程度和工作效率
1.蛋白质组和蛋白质组学
2.蛋白质组和基因组
蛋白质组和基因组的关系：它们在概念上有相关性，代表某一蛋白质组的蛋白质是由基因组编码的，而基因的功能是通过蛋白质表现出来的。 蛋白质组学研究远比基因组研究复杂： 蛋白质组的复杂性远远高于基因组 一个基因≠一个转录产物≠ 一个蛋白质 基因→不同的转录起始和mRNA的剪切→不同的mRNA →不同的翻译起始→不同的蛋白质→翻译后修饰→蛋白质的功能、稳定性、细胞定位发生变化
优点
缺点
考染
200ng
操作简便， 价格低廉， 便于后续鉴定
灵敏性差， 所需上样量大
银染
0.1ng
灵敏性好， 所需样品少
操作复杂， 不利于后续鉴定
荧光法
1ng
线性动态范围大， 定量及定性较好， 便于后续鉴定
仪器及试剂昂贵
常见显色方法比较
蛋白质组学 自上而下 自下而上
蛋白质组学自上而下自下而上蛋白质组学是研究生物体内蛋白质的种类、结构和功能，并通过大规模和高通量的技术手段进行分析和研究的学科。
蛋白质是生物体内最重要的功能分子，它们可以参与细胞的结构、运输、代谢、信号传导等多种生命活动，因此对蛋白质的研究对于理解生命活动、疾病机制以及药物研发具有重要意义。
蛋白质组学的研究可以从两个方向进行：自上而下和自下而上。
自上而下的研究方法是先对整个生物体的蛋白质进行分离和纯化，然后通过质谱等技术手段进行鉴定和定量分析。
自下而上的研究方法则是从蛋白质的序列出发，通过基因组、转录组等信息来推断蛋白质的结构和功能。
下文将详细介绍这两种研究方法及其在蛋白质组学中的应用。
自上而下的蛋白质组学研究方法主要包括蛋白质分离、纯化和质谱分析。
蛋白质分离常用的方法包括凝胶电泳、液相色谱和等电聚焦等，通过这些方法可以将生物体内的蛋白质按照大小、电荷、极性等物理性质进行分离。
分离后的蛋白质需要进行纯化，以去除杂质和提高样品的纯度。
质谱分析是自上而下蛋白质组学的核心技术，它可以通过质谱仪测定蛋白质的质量和荷电量，并进一步通过质谱图谱鉴定和定量目标蛋白质。
自上而下的蛋白质组学方法在蛋白质组学研究中得到了广泛应用，特别是在疾病蛋白标志物的发现和定量、药物作用机制研究以及蛋白质修饰等方面取得了重要进展。
例如，通过质谱分析可以发现一些具有特异性的疾病标志物，从而实现早期诊断和个体化治疗。
此外，质谱分析还可以用于研究蛋白质的翻译后修饰，如糖基化、磷酸化等，从而揭示蛋白质的功能调控机制。
自下而上的蛋白质组学研究方法则是从蛋白质的基因组和转录组出发，通过生物信息学方法来预测蛋白质的结构和功能。
常用的自下而上的方法包括同源建模、蛋白质结构预测和功能预测等。
同源建模是利用已知蛋白质结构的模板来预测目标蛋白质的结构，通过结合同源序列比对和蛋白质结构预测软件可以获得目标蛋白质的三维结构模型。
蛋白质功能预测则是通过比对蛋白质序列与数据库中已知功能蛋白质的序列，从而推测目标蛋白质的功能。
蛋白质组学研究的主要内容和方法
蛋白质组学研究的主要内容和方法蛋白质组学，听起来好像个高深的学问，实际上呢，它就是研究蛋白质这个“小家伙”的一门学问。
咱们都知道，蛋白质是构成生命的基本单位，没了它，咱们可就没法运转了。
想象一下，蛋白质就像是咱们身体里的小工人，负责着各种各样的任务，比如说修复受损的细胞、推动新陈代谢、甚至调节咱们的情绪。
是的，情绪！那可不是开玩笑的，很多时候，咱们的心情波动跟体内的蛋白质水平有着千丝万缕的关系。
说到蛋白质组学，首先得提到它的主要内容。
它就是要搞清楚各种蛋白质在不同的环境、不同的细胞里是怎么工作的，怎么互相配合的。
想想一场大合唱，歌手们得配合得天衣无缝，才能唱出美妙的旋律。
而在身体里，这些蛋白质就像是合唱团里的每一个成员，各自有各自的角色。
如果有哪个成员跑偏了，整个合唱就得打折扣。
所以，蛋白质组学研究的目的，简单说，就是要弄清楚这些小工人们的工作状态，看看谁在忙活，谁又在偷懒。
再说方法，蛋白质组学的工具可真是五花八门。
有的像个大魔法师，能把成千上万种蛋白质一锅端；有的则像个细心的小侦探，能分析出每个蛋白质的结构和功能。
提到的就是质谱分析，这玩意儿就像是一台超级放大镜，能把蛋白质拆得干干净净，然后告诉你它们的分子量。
你想啊，这就好比是你去市场买菜，摊贩告诉你每种菜的价格，哪个贵哪个便宜，心里就有数了。
还有一种常用的方法叫做二维电泳。
说白了，就是把蛋白质分成两部分，一部分按照电荷，另一部分按照分子量。
就像是把水果按颜色和大小分类，最后你就能清楚地看到每种蛋白质的“长相”，多有趣啊！还有西方印迹法，也就是我们俗称的“WB”，这玩意儿就像是在给蛋白质做个身份登记，看看它们是不是干净，是否有被污染的可能。
再说说蛋白质组学的应用，真是多得让人眼花缭乱。
咱们可以通过研究某种疾病的蛋白质变化，找到新的治疗方案。
这就像侦探破案，蛋白质的变化就好比是罪犯留下的线索。
比如说，研究癌症的蛋白质组学，科学家们就能从肿瘤细胞中找到异常蛋白，进而开发出靶向治疗药物，真是了不起！想想看，这不仅能拯救无数生命，还能让患者重拾希望，太神奇了。
蛋白质组学研究方法与实验方案
蛋白质组学研究方法与实验方案1. 蛋白质组学的神奇世界大家好，今天我们要聊聊蛋白质组学。
这是什么呢？简单来说，就是研究蛋白质这个小家伙的学问。
想象一下，蛋白质就像是一群勤奋的工人在身体里干活儿，它们负责各种任务，比如修复受伤的细胞、传递信息等。
了解这些“工人”的工作方式、合作模式，可以帮助我们更好地理解健康和疾病。
这就像揭开了一本厚重的百科全书的封面，里面充满了惊喜和知识的宝藏。
接下来，我们就来看看，怎么才能深入了解这些小家伙们呢？1.1 蛋白质组学的基本概念首先，我们得知道蛋白质组学是什么。
它是一门研究蛋白质全貌的学问。
也就是，不仅仅看单个蛋白质，而是把所有蛋白质都放在一个“大杂烩”里研究。
想象一下，你在一家大餐厅里，看到了一整桌丰盛的菜肴，这就是蛋白质组学的“全景图”。
我们不仅要知道每道菜是什么，还得了解这些菜肴如何搭配，如何一起让你胃口大开。
通过蛋白质组学，我们可以发现哪些蛋白质在特定的疾病中“捣乱”，哪些在健康状态下“勤勤恳恳”。
这就好比你在看一部精彩的电视剧，不只是盯着主角，而是要了解所有配角、剧情的每个细节。
1.2 蛋白质组学的研究方法那么，如何进行这些研究呢？首先，科学家们会用一种叫做“质谱分析”的技术。
这就像是给蛋白质做个超级详细的X光检查，能够精确地知道每个蛋白质的“身份信息”。
其次，还有一种叫做“二向色谱”的技术，它能帮忙把混乱的蛋白质样本整理成条理清晰的“小档案”。
这些技术就像是给你提供了一本超级强大的工具书，让你能一目了然地看到每个蛋白质的真实面貌。
2. 实验方案的细节了解了基本概念和方法，我们再来说说实验方案。
做蛋白质组学实验，就像是调制一道复杂的美食，需要准备许多食材，还要按照步骤来操作。
首先，你得从样本中提取蛋白质。
这一步就像是把食材从冰箱里拿出来，准备好各种配料。
接着，把这些蛋白质进行分离和鉴定。
这时，实验室里就变成了一个“厨房”，各种仪器和试剂就像是厨具和调料，为你制作出最精美的“蛋白质大餐”。
蛋白质组学研究内容和相关技术
一、什么是蛋白质组？与基因组差别？蛋白质组学的主要研究内容及技术体系？答：蛋白质组：Proteome，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的组合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。
蛋白质组学本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识，这个概念最早是由Marc Wilkins 在1994年提出的。
基因组：Genome，一个细胞或者生物体所携带的一套完整的单倍体序列，包括全套基因和间隔序列。
可是基因组测序的结果发现基因编码序列只占整个基因组序列的很小一部分。
因此，基因组应该指单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。
二者区别：蛋白质组研究和基因组研究依然是形影相随的两个重要领域，它们之间既为互相补充又能互相帮助，但二者之间仍有一些区别：蛋白质组：多样性，无限性，动态性，空间性，互相作用。
基因组：同一性，有限性，静态性，周期性，孤立性。
蛋白质组学的主要研究内容：（1）表达蛋白质组学(expressionproteomics)：是对蛋白质组表达模式的研究，即检测细胞、组织中的蛋白质，建立蛋白质定量表达图谱，或扫描表达序列(EST)图谱。
在整个蛋白质组水平上提供了研究细胞通路、疾病、药物相互作用和一些生物刺激引起的功能紊乱的可能性，对寻找疾病诊断标志、筛选药物靶点、毒理学研究等具有重要作用。
（2）细胞图谱蛋白质组学(cellmapproteomocis)：是对蛋白质组功能模式的研究，即确定蛋白质在亚细胞结构中的位置和鉴定蛋白质复合物组成等，便于研究蛋白质在细胞内的行为、运输及蛋白质相互作用网络关系，它对确定蛋白质功能和疾病诊疗的靶位极有价值。
蛋白质组学技术体系：（1）蛋白质组学分离技术，在整个蛋白质组学的研究中，分离技术是最基础的部分。
蛋白质和蛋白质组学
生物信息学
生物信息学在基因组学/蛋白 质组学的研究中起重要作用。 包括数据的输入、储存、加 工、索取以及数据库之间的 联系。
数据处理需要设计各种特殊 软件，对数据进行综合分析， 不同的数据库之间要有高效 自动的应答。
数据库要有严密管理。蛋白 质组比基因组具有更大的复 杂性。
基因组学/蛋白质组学的发展促使生物信息学迅速 发展。
二． 染色质的分子 组成和结构
三． 染色质的结构 与基因表达
基因、基因表达调控
一． 基因的认识与 发展
二． 真核基因组的 结构特点
三． 基因表达调控
蛋白质与蛋白质组学
一． 基因组与蛋白 质组比较
二． 蛋白质组学的 研究方法
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indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genome Only 2-5% of proteins in human genome have been identified
Proteomics
Expression proteomics (表达蛋白组学)
蛋白质和蛋白质组 学
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蛋白质组(proteome)：由一个细胞或一个组织的基因组所表达
的全部相应的蛋白质。
蛋白质组学(proteomics)：是研究蛋白质组或应用大规模蛋白
质分离和识别技术研究蛋白质组的一门学科。
蛋白质组及蛋白质组概念的提出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
人类基因组计划的完成3-4万个基 因，30亿对碱基
The study of global changes in protein expression
磷酸化蛋白质组学常用分析和定量方法
蛋白质的磷酸化修饰是生物体内重要的共价修饰方式之一。
蛋白质的磷酸化和去磷酸化这一可逆过程几乎调节着包括细胞的增殖、发育、分化、信号转导、细胞凋亡、神经活动、肌肉收缩及肿瘤发生等过程在内的所有生命活动。
目前已知有许多人类疾病是由于某些异常的磷酸化修饰所引起，而有些磷酸化修饰却是某种疾病所导致的后果。
在哺乳动物细胞生命周期中，大约有1/3的蛋白质发生过磷酸化修饰；在脊椎动物基因组中，有5%的基因编码的蛋白质是参与磷酸化和去磷酸化过程的蛋白激酶和磷酸（酯）酶。
磷酸化修饰本身所具有的简单、灵活、可逆的特性以及磷酸基团的供体ATP的易得性，使得磷酸化修饰被真核细胞所选择接受而成为一种最普遍的调控手段。
鉴于磷酸化修饰在生命活动中所具有的重要意义，探索磷酸化修饰过程的奥秘及其对细胞功能的影响已成为众多生物化学家及蛋白组学家所关心的内容。
用蛋白质组学的理念和分析方法研究蛋白质磷酸化修饰，可以从整体上观察细胞或组织中磷酸化修饰的状态及其变化，这对以某一种或几种激酶及其产物为研究对象的经典分析方法是一个重要的补充，同时提供了一个全新的研究视角，并由此派生出磷酸化蛋白质组学（phosphoproteomics）这一新概念。
在蛋白质组学水平进行磷酸化蛋白质的分析定量研究已引起人们广泛关注，各种技术也相应地发展起来.1.1 免疫亲和色谱富集磷酸化蛋白质最简单的方法就是用识别磷酸化氨基酸残基的特异抗体进行免疫共沉淀，从复杂混合物中免疫沉淀出目标蛋白质。
目前，仅有酪氨酸磷酸化蛋白质的单克隆抗体可以用来进行有效的免疫共沉淀。
这是因为该抗体具有较强的亲和力和特异性，可以有效地免疫沉淀酪氨酸磷酸化的蛋白质。
Imam-Sghiouar等人从B-淋巴细胞中通过免疫沉淀获得酪氨酸磷酸化的蛋白质，然后再用二维电泳分离技术并结合质谱分析方法，鉴定出多个与斯科特综合症相关的酪氨酸磷酸化的蛋白质。
由于抗磷酸化丝氨酸和苏氨酸抗体的抗原决定簇较小，所以令抗原抗体的结合位点存在空间障碍，特异性较差。
定量蛋白质组学的方法有哪些
定量蛋白质组学的方法有哪些？1 背景和意义从生命活动的直接执行者——蛋白质的角度研究生命现象和规律（特别是疾病防治和病理研究）已成为研究生命科学的主要手段。
而这些研究往往离不开对细胞、组织或器官中含有蛋白质种类和表达量的研究。
对处不同时期、不同条件下蛋白质表达水平变化的研究，识别功能模块和路径，监控疾病的生物标志物，这些研究都需要对蛋白质进行鉴定和定量。
生物质谱技术的出现和不断成熟为蛋白质差异表达分析提供了更可靠、动态范围更广的研究手段。
基于质谱技术，科学家们不断开发出新的定量蛋白质组学方法，来了解细胞、组织或生物体的整体蛋白质动力学。
2 方法学介绍目前较主流的定量蛋白质组学方法有5种，分别是Label-free、iTRAQ、SILAC、MRM(MRM HR)、和SW ATH。
简述如下：2.1 Label-freeLabel-free定量，即非标记的定量蛋白质组学，不需要对比较样本做特定标记处理，只需要比较特定肽段/蛋白在不同样品间的色谱质谱响应信号便可得到样品间蛋白表达量的变化，通常用于分析大规模蛋白鉴定和定量时所产生的质谱数据。
Label-free操作简单，可以做任意样本的总蛋白质差异定量，但对实验操作的稳定性、重复性要求较高，准确性也较标记定量差。
因此，Label-free技术适合于大样本量的定量比较，以及对无法用标记定量实现的实验设计。
2.2 iTRAQiTRAQ定量是目前定量蛋白质组学应用很广泛的技术，该技术的核心原理是多肽标记和定量，将多肽的含量转化为114、115、116和117同位素的含量(或113、114、115、116、117、118、119和121的8标记)，从而简化了定量的复杂性，最终通过多肽定量值回归到蛋白的定量值，从而最终测定出不同样本之间蛋白质的差异。
iTRAQ定量不依赖样本，可检测出较低丰度蛋白，胞浆蛋白、膜蛋白、核蛋白、胞外蛋白等，且定量准确，可同时对8个样本进行分析，并可同时得出鉴定和定量的结果，特别适用于采用多种处理方式或来自多个处理时间的样本的差异蛋白分析。
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蛋白质组学研究方法选择及比较
目前研究蛋白组学的主要方法有蛋白质芯片及质谱法，本文将从多方面对两种研究方法
进行了解与比较；
蛋白质芯片（Protein Array）
将大量不同的蛋白质有序地排列、固定于固相载体表面，形成微阵列。利用蛋白
质分子间特异性结合的原理，实现对生物蛋白质分子精准、快速、高通量的检测。
主要类型：
夹心法芯片(Sandwich-based Array)
标记法芯片(Label-based Array)
定量芯片(Quantitative Array)
半定量芯片(Semi-Quantitative Array)
质谱（Mass Spectrometry）
用电场和磁场将运动的离子按它们的质荷比分离后进行检测，测出离子准确质量
并确定离子的化合物组成，即通过对样品离子质荷比的分析而实现对样品进行定性和
定量的一种方法。
主要类型：
二维电泳+质谱(2D/Mass Spectrometry, MS)
表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(Surface-enhanced laser desorption/ionization-
time of flight, SELDI)
同位素标记相对和绝对定量(Isobaric tags for relative and absolute quantitation,
iTRAQ)
Protein Array or Mass Spectrometry？
如何选择合适的研究方法？以下将从六个方面进行比较与推荐：
1. 筛查蛋白组学表达差异
建议选择： RayBiotech（1000个因子的芯片）+质谱
a) 不同的方法学有不同的特点：对于质谱，可以筛查到未知的蛋白，但是对于分子量大、
低丰度的蛋白质，质 谱的灵敏度和准确性有一定的限制。
b) 不同的方法能筛查到的目标不同：根据Proteome Analysis of Human Aqueous Humor
一文中报道，质谱筛查到的差异蛋白集中在小分子与代谢物。而用RayBiotech芯片筛
查到的结果，多是集中在细胞因子、趋化、血管、生长等等。
c) 质谱筛查到355个蛋白，而RayBiotech抗体芯片也筛查到328个蛋白，且用定量芯片
验证25个蛋白有差异，这些蛋白是质谱找不到的。目前RayBiotech夹心法抗体芯片已
经可以检测到1000个蛋白，采用双抗夹心法，尤其是对于低丰度蛋白，有很好的灵敏
度和特异性，很多的低丰度蛋白是抗体芯片可以检测出来，而质谱检测不到的，且样品
不经过变性和前处理，保持天然状态的样品直接检测，对于蛋白的检测准确度高。
d) 质谱的重复性一直是质谱工作者纠结的问题，不同操作者的结果，不同样品处理条件，
峰值的偏移等影响因素都会产生大的影响；RayBiotech的夹心法芯片重复性高。
e) 质谱一次实验可以测定8个样品；RayBiotech抗体芯片一次实验可以测定2—1600例
样品甚至更多。
2、盲筛验证和一定研究范围的筛查差异蛋白
建议选择：RayBiotech抗体芯片
RayBiotech抗体芯片主要包含 炎症、趋化、凋亡、生长、血管、受体、自身抗体、神经
疾病、免疫性疾病、粘附，肿瘤，干细胞、肥胖、骨代谢、胰岛素类，白介素TH类、
Ig分型，基质金属蛋白酶，脓毒症，热休克等芯片。如果盲筛过后小范围验证以及根据
自己的研究方向确定的筛查范围，可以从RayBiotech多种芯片中选择。
3、实验样品
建议选择：RayBiotech抗体芯片
如果样品是血清血浆，选择抗体芯片更适合，因为质谱界向来对于血清的检测效果不看
好，血清的成分复杂尤其是50%以上是白蛋白，还有大量的免疫球蛋白、纤维蛋白原，
凝血因子和补体，占血清总蛋白的99%以上，剩余1%的低丰度蛋白的质谱检测效果很
难达优。
4、蛋白定量
建议选择：RayBiotech抗体芯片
质谱的特点是定性和半定量，如果定量，也是针对感兴趣的靶标定量，并不是所有蛋白
都可以定量。所以目前RayBiotech基于双抗夹心法的定量可达1000种蛋白精准定量，
所以筛查和定量同时进行的话，RayBiotech有绝对的优势。
5、特殊种属
建议选择：RayBiotech抗体芯片+质谱
对于一些特殊种属，建议用质谱+RayBiotech抗体芯片，综合两种方法最大的筛选范畴，
一些种属质谱数据库也不全，可用的信息有限，所以结合多种方法做检测效果更佳。
6、医学转化和临床应用
建议选择：RayBiotech抗体芯片
如果初步用了质谱进行盲筛，后续进行小范围的验证，用定量抗体芯片或者ELISA，如
果想用于临床，用质谱找到的全新蛋白比较困难且需要后续开发很多相关试剂花费大量
时间能完成。如果想要尽快完成医学转化和临床应用，还是要在有现成抗体对的差异因
子中筛查。RayBiotech目前是全世界上配对抗体最多的公司，客户直接用最高通路芯片
筛查，后续对应的Elisa都是现成配套的。